JP3434523B2 - 加温治療装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、生体の患部を加温に
より治療する加温治療装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】生体の患部たとえば癌や前立線肥大を、
加温により治療する加温治療装置が一般に知られてい
る。 【０００３】この加温治療装置は、加温部の温度を何等
かの方法で測定し、その測定値がある一定温度（ハイパ
ーサーミアでは43℃前後）に達するよう、加温出力の制
御を行なう。たとえば、特開昭62-117570 号公報に示さ
れるものがある。 【０００４】温度測定の技術としては、熱電対、白金抵
抗体などの接触型から、“BME,Vol.28,Suppl.2,P48”に
示されるような無侵襲温度計測まで種々の方法があり、
測定値はそのまま、あるいは校正が加えられた状態で制
御に用いられる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ただし、温度測定には
精度というものがある。これは、測定値と実際値との差
に相当する。たとえば、精度±0.5 ℃では、測定値42.7
℃であっても、実際値は42.2℃〜43.2℃の範囲に存在す
る。このため、測定値が望みの温度に達していても、実
際の温度はそれよりも低いことがある。加温治療の効果
は、患部が所定温度（たとえば癌ハイパーサーミアにお
いては42.5℃）よりも高くなっているかどうかが大きな
ポイントである。 【０００６】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、測定精度に影響を受けること
なく、患部の温度を加温効果が得られる状態に確実に加
熱することができ、常に適正な加温治療を可能とする信
頼性にすぐれた加温治療装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】この発明の加温治療装置
は、生体の所定の部位を加温する加温手段と、この加温
手段により加温される温度を測定する測定手段と、この
測定手段により測定された測定値に対する上記測定手段
の測定精度から決定される測定値変動範囲に対応する値
を出力する変動範囲演算手段と、この変動範囲演算手段
により出力される上記測定値変動範囲の上限値と上記加
温手段による加温対象部位の近傍の温度についてあらか
じめ定められている制限域とを比較するとともに、上記
変動範囲演算手段により出力される上記測定値変動範囲
の下限値と上記加温手段により加温するためにあらかじ
め設定された温度設定値とを比較して、上記加温手段の
出力を制御する加温手段出力制御手段とを備える。 【０００８】 【作用】生体の所定の部位が加温手段で加温され、この
加温される温度が測定手段で測定される。この測定値に
対する測定手段の測定精度から決定される測定値変動範
囲の上限値と加温手段による加温対象部位の近傍の温度
についてあらかじめ定められている制限域とが比較され
るとともに、上記測定値変動範囲の下限値と上記加温手
段により加温するためにあらかじめ設定された温度設定
値とが比較されて、加温手段の出力が制御される。 【０００９】 【実施例】以下、この発明の第１実施例について図面を
参照して説明する。図１において、１は測定対象物であ
るところの生体で、その生体１内の患部近傍にアンテナ
２が挿入される。 【００１０】このアンテナ２はマイクロ波の送受信を行
なうもので、伝送線たとえば同軸ケーブル３とともに体
腔内加温・測温アプリケータを構成している。この同軸
ケーブル３は切換器４に接続される。 【００１１】切換器４は、同軸ケーブル５を介して加温
手段であるところのマイクロ波加温ユニット６に接続さ
れるとともに、同軸ケーブル７を介して測定手段である
ところのラジオメトリ・システム・ユニット８に接続さ
れる。ラジオメトリ・システム・ユニット８は制御部１
０に接続され、その制御部１０に切換器４、マイクロ波
加温ユニット６、表示部９が接続される。マイクロ波加
温ユニット６は、加温用のマイクロ波を発するものであ
る。 【００１２】ラジオメトリ・システム・ユニット８は、
ラジオメータを主体とするいわゆる無侵襲温度計測装置
であり、切換器４から送られるマイクロ波を取込んで患
部の温度を測定し、かつその時々の測定精度（＝分解
能）を逐次に検出する働きをする。 【００１３】切換器４は、マイクロ波加温ユニット６と
アンテナ２との接続、およびラジオメトリ・システム・
ユニット８とアンテナ２との接続を選択的に切換える働
きをする。制御部１０は、マイクロコンピュータおよび
その周辺回路からなり、次の機能手段を備える。 （１）切換器４の接続方向を所定時間ごとに交互に切換
える手段。 （２）ラジオメトリ・システム・ユニット８で検出され
る測定精度に基づき、同ラジオメトリ・システム・ユニ
ット８の測定値の変動範囲を認識する手段（変動範囲演
算手段）。 （３）認識した変動範囲の上限値が加温対象部位の近傍
（患部を外れた箇所）の温度についてあらかじめ定めら
れている制限域（危険域）に達しないよう、かつ認識し
た変動範囲の下限値が設定値以下に下がらないよう、マ
イクロ波加温ユニット６の出力を制御する手段（加温手
段出力制御手段）。 （４）ラジオメトリ・システム・ユニット８の測定値、
測定精度、およびマイクロ波加温ユニット６の出力など
を表示部９で表示させる手段。ここで、ラジオメトリ・
システム・ユニット８の具体例について図２により説明
する。 【００１４】２０は複数種（たとえば５つ）の異なる周
波数のマイクロ波を発して受信する多周波型のラジオメ
ータで、周波数の種類数に対応する複数の輝度温度を測
定する。 【００１５】このラジオメータ２０は制御ユニット２１
に接続され、その制御ユニット２１に主計算ユニット２
２および複数の副計算ユニット２３₁ ，２３₂ ，…２３
_n が接続される。さらに、主計算ユニット２２に、副計
算ユニット２３₁ ，２３₂ ，…２３_n が接続される。制
御ユニット２１は、マイクロコンピュータおよびその周
辺回路からなり、次の機能手段を備える。 【００１６】（１）ラジオメータ２０で得られる複数の
輝度温度測定値を校正しながら認識し、それを逐次に主
計算ユニット２２および副計算ユニット２３₁ ，２
３₂ ，…２３_n に送る手段。 主計算ユニット２２は、マイクロコンピュータおよびそ
の周辺回路からなり、次の機能手段を備える。 （１）制御ユニット２１から送られる複数の輝度温度測
定値に従ってデータ解析を実行し、生体１の深さ方向に
対応する１本の温度分布を推定する手段。 （２）推定した温度分布を測定値として制御部１０に送
る手段。 【００１７】ここでのデータ解析に当たっては、実際の
温度分布に極力近いモデル関数を用意しており、そのモ
デルから輝度温度を計算し、その計算値を輝度温度測定
値に最小自乗の意味で適合させ、温度分布を推定する。
副計算ユニット２３₁ は、マイクロコンピュータおよび
その周辺回路からなり、次の機能手段を備える。 （１）ラジオメータ２０の実測値に基づく同ラジオメー
タ２０の輝度温度分解能を記憶する手段。 【００１８】（２）記憶している輝度温度分解能を基準
とする確率分布に則して、制御ユニット２１から送られ
る複数の輝度温度測定値を逐次にばらつかせ、これら複
数組のばらつき値の中からそれぞれ１つの値をランダム
に選択し、これら選択値を使って生体１の深さ方向に対
応する１本の温度分布を計算し推定する手段。他の副計
算ユニット２３₂ ，…２３_n も、同じくマイクロコンピ
ュータおよびその周辺回路からなり、同じ機能手段を備
えている。 【００１９】つまり、副計算ユニットの数に対応する本
数の温度分布が得られる。また、この場合、計算ユニッ
ト２２，２３₁ ，２３₂ ，…２３_n において効率のよい
並列演算を実行させるため、１つの計算ユニットに１つ
の推定を課している。主計算ユニット２２は、さらに次
の（３）（４）の機能手段を備える。 【００２０】（３）副計算ユニット２３₁ ，２３₂ ，…
２３_n で得られる推定温度分布群は正規分布であるとの
仮定の下に、推定温度分布群の標準偏差±σを生体１の
所定深さごとに検出する手段。ここで検出される標準偏
差±σは、推定温度分布の分解能、そして校正がきっち
り行なわれていれば、ほぼ測定精度に相当する。 （４）検出した標準偏差±σを測定精度として制御部１
０に送る手段。 次に、作用を説明する。ラジオメータ２０で、生体１の
複数の輝度温度が測定される。これら輝度温度測定値
は、主計算ユニット２２および副計算ユニット２３₁ ，
２３₂ ，…２３_n に送られる。 【００２１】主計算ユニット２２は、各輝度温度測定値
に従って生体１の深さ方向に対応する温度分布を計算し
推定する。この推定温度分布は、測定値として制御部１
０に送られ、表示部９で表示される。 【００２２】副計算ユニット２３₁ は、記憶している輝
度温度分解能を基準とする確率分布に則して、各輝度温
度測定値を逐次にばらつかせ、これら複数組のばらつき
値の中からそれぞれ１つの値をランダムに選択し、これ
ら選択値を使って生体１の深さ方向に対応する１本の温
度分布を計算し推定する。 【００２３】たとえば、図３に示すように、輝度温度測
定値のばらつき値を測定値と実際値の差として離散的に
配置し、このばらつき値の中から１つの値を乱数により
ランダムに選択する。この選択値は生体深さに対応する
輝度温度測定値の数だけ存在し、それを結ぶことによっ
て１本の推定温度分布曲線が得られる。他の副計算ユニ
ット２３₂ ，…２３_n も、同じく１本の温度分布を計算
し推定する。 【００２４】こうして副計算ユニットの数だけ推定が実
行されることにより、図４に示すように多数本の推定温
度分布曲線が得られる。これら推定温度分布は、主計算
ユニット２２に送られる。 【００２５】主計算ユニット２２は、推定温度分布群は
正規分布に従っているとの仮定の下に、推定温度分布群
の標準偏差±σを生体１の所定深さごとに検出する。検
出された標準偏差±σは、測定分解能（測定精度とほぼ
同じ；校正がきっちり行なわれているとの仮定の上）と
して制御部１０に送られ、図５に示すように表示部９で
表示される。 【００２６】なお、標準偏差±σ（＝分解能）は、全て
の推定温度分布のうち、生体１の所定深さごとに70％の
確率で存在する所定本数の推定温度分布を包む包絡線の
幅に対応する。なお、平均値−σ以上の確率および平均
値＋σ以下の確率は共に約85％ほどあることになる。 【００２７】こうして、表示部９には、主計算ユニット
２２の演算で求められる推定温度分布と、主計算ユニッ
ト２２および副計算ユニット２３₁ ，２３₂ ，…２３_n
の演算で求められる測定精度とが共に表示されることに
なる。 【００２８】推定温度分布の分解能については、1990年
日本ＭＥ学会秋季大会で発表され、“医用電子と生体工
学”第28巻秋季特別号第48頁に記載されているが、以下
にその概要を説明しておく。 【００２９】物理量の測定において、測定値は実際値を
中心にしてランダムに変動し、分解能を標準偏差とした
正規分布にばらつく。言い換えると、測定値と実際値の
差は、平均値＝零、標準偏差＝分解能の正規分布とな
る。 【００３０】輝度温度測定においても同じであり、輝度
温度測定値と実際の輝度温度との差は上記同様にばらつ
く。１組（複数）の輝度温度測定値があったとしても、
“ばらつき”を考えると、実際の１組の輝度温度が１組
の輝度温度測定値に対してどれだけずれているかは不確
定であり、確率的にしか解らない。推定温度分布につい
ても同じことが言える。 【００３１】そこで、推定温度分布の分解能を計算で求
めることが考えられる。ただし、推定温度分布は、実際
の１組の輝度温度から逆推定問題として解かれるもので
あるため、一般的には安定解を得ない。 【００３２】また、モデル関数という実際の温度分布に
極力近い分布関数を想定し、その関数から輝度温度を計
算し、その計算値と測定値との差が最小になるように関
数内の変数を動かす方法がある。ただこの場合、輝度温
度分解能がはっきりしていても、推定温度分布の分解能
は計算できない。 【００３３】これに対し、モンテカルロ・シミュレーシ
ョンの手法を用いることが考えられる。これは、輝度温
度測定値を確率に従ってばらつかせ、このばらつき値か
らランダムに選択した値を使って温度分布を推定する。
この推定を数回実行して数本の温度分布を得、これら推
定温度分布の中から70％の確率で存在する推定温度分布
を見付ける。これら推定温度分布の幅が分解能となる。 【００３４】一方、制御部１０は、切換器４により、マ
イクロ波加温ユニット６とラジオメトリ・システム・ユ
ニット８とをアンテナ２に対して所定時間ずつ交互に接
続する。以下、マイクロ波加温ユニット６が接続される
時間を加温タイミング、ラジオメトリ・システム・ユニ
ット８が接続される時間を測定タイミングと称す。 【００３５】測定タイミングでは、ラジオメトリ・シス
テム・ユニット８で検出される測定精度に基づき、同ラ
ジオメトリ・システム・ユニット８の測定値の変動範囲
が認識される。この測定値の変動範囲は、すなわち、全
ての推定温度分布のうち、70％の確率で存在する所定本
数の推定温度分布の幅そのものに対応する。 【００３６】認識された変動範囲の上限値のうち、患部
を外れた箇所の温度が危険域に達しているかどうか判断
される。仮に危険域に達していれば、その旨が表示部９
で表示され、以後の加温タイミングでのマイクロ波加温
ユニット６の動作が禁止される。危険域に達していなけ
れば、認識された変動範囲の今度は下限値が監視され
る。 【００３７】加温タイミングになると、マイクロ波加温
ユニット６が動作する。ここでは、上記測定タイミング
で監視された変動範囲の下限値のうち、患部の温度が設
定値以下に下がらないよう、また異常上昇しないよう、
マイクロ波加温ユニット６の出力が制御される。上記設
定値は、加温効果が得られるのに必要な最低限の温度に
相当する。 【００３８】こうして、測定タイミングと加温タイミン
グが繰り返されることにより、患部の温度を加温効果が
得られる状態に確実に加熱することができ、よって常に
適正な加温治療が可能となり、治療の信頼性を大幅に向
上させることができる。しかも、患部を外れた箇所の温
度が危険域に達している場合は加温動作を禁止するの
で、安全にもすぐれたものとなる。 【００３９】なお、上記実施例では、患部を外れた箇所
の温度が危険域に達したことを表示によって報知する構
成としたが、たとえばブザーの鳴動によって報知する構
成としてもよい。 【００４０】また、上記実施例では、ラジオメータ２０
と制御ユニット２１で測定および校正される複数の輝度
温度測定値を用いて生体の深さ方向に対応する温度分布
を推定し、それを測定値として制御部１０に供給する構
成としたが、この発明の第２実施例として、測定および
校正される複数の輝度温度測定値をそのまま制御部１０
に供給する構成としてもよい。 【００４１】ここでの測定精度は、ラジオメータ２０の
輝度温度分解能と制御ユニット２１の校正の精度とを合
わせたものとなる。この測定精度のデータをラジオメト
リ・システム・ユニット８に記憶しておき、それを制御
部１０に送ってもよく、あるいは制御部１０の内部メモ
リにあらかじめ記憶しておいてもよい。 【００４２】このような構成によれば、ラジオメトリ・
システム・ユニット８から主計算ユニット２２および副
計算ユニット２３₁ ，２３₂ ，…２３_n が無くなるの
で、構成の簡略化が図れるとともに、温度測定のリアル
タイム性が向上する。この発明の第３実施例について説
明する。ここでは、図６に示すように、加温手段として
ＲＦ加温ユニット３１を採用し、測定手段として温度計
３４を採用している。ＲＦ加温ユニット３１は、加温用
の高周波電流を体腔内電極３２と対外電極３３との間に
流すもので、制御部１０によって出力が制御される。温
度計３４は、温度センサ３５の状態変化を温度測定値と
して取込むものである。この温度センサ３５が体腔内電
極３３の近傍に取付けられる。 【００４３】なお、温度センサ３５には、熱電対、白金
抵抗体、サーミスタ、光ファイバ温度計など、各種接触
型温度計が用いられる。ただ、安価という面から熱電対
が用いられることが多い。 【００４４】制御部１０は、温度計３４および温度セン
サ３５の測定精度をあらかじめ内部メモリに記憶してい
る。ここでの測定精度は、すなわち温度計３４および温
度センサ３５の測定精度である。また、校正機能があれ
ば、その校正の精度を測定分解能に加えたものが測定精
度となる。作用を説明する。体腔内電極３２がセットさ
れる患部の温度が温度センサ３５および温度計３４によ
って常時測定され、その測定値が制御部１０に送られ
る。 【００４５】制御部１０では、測定値に関し、測定精度
に基づく変動範囲が検出され、その変動範囲の下限値が
設定値以下に下がらないよう、また異常上昇しないよ
う、ＲＦ加温ユニット３１の出力が制御される。上記設
定値は、高周波電流による加温効果が得られるのに必要
な最低限の温度に相当する。 【００４６】したがって、患部の温度を加温効果が得ら
れる状態に確実に加熱することができ、よって常に適正
な加温治療が可能となり、治療の信頼性を大幅に向上さ
せることができる。この発明の第４実施例について説明
する。 【００４７】この実施例は、図７に示すように、生体１
の表面近くに患部１ａがある場合に適用するもので、測
定手段として刺入型の一対の棒状温度センサ４１，４２
を採用している。 【００４８】棒状温度センサ４１は患部１ａへの刺入
用、棒状温度センサ４２は患部１ａを外れた箇所への刺
入用である。また、これら温度センサ４１，４２の測定
精度があらかじめ制御部に記憶される。加温手段として
は、マイクロ波加温ユニットおよびＲＦ加温ユニットの
どちらを採用してもよい。 【００４９】したがって、この場合、棒状温度センサ４
１の測定温度に関し、同棒状温度センサ４１の測定精度
に基づく変動範囲が検出され、その変動範囲の下限値が
設定値以下に下がらないよう、また異常上昇しないよ
う、加温ユニットの出力が制御される。つまり、患部１
ａの温度を加温効果が得られる状態に確実に加熱するこ
とができ、よって常に適正な加温治療が可能となり、治
療の信頼性を大幅に向上させることができる。 【００５０】同時に、棒状温度センサ４２の測定温度に
関し、同棒状温度センサ４２の測定精度に基づく変動範
囲が検出され、その変動範囲の上限値が危険域に達して
いるかどうか判断される。仮に危険域に達していれば、
その旨が報知されるとともに、以後の加温動作が禁止さ
れる。つまり、安全性の向上が図れる。その他、この発
明は上記各実施例に限定されるものではなく、要旨を変
えない範囲で種々変形実施可能である。 【００５１】 【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、測
定精度に影響を受けることなく、患部の温度を加温効果
が得られる状態に確実に加熱することができ、常に適正
な加温治療を可能とする信頼性にすぐれた加温治療装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の第１実施例の構成を示すブロック
図。 【図２】同実施例におけるラジオメトリ・システム・ユ
ニットの具体例の構成を示すブロック図。 【図３】同実施例における輝度温度測定値のばらつき値
の一例を示すグラフ。 【図４】同実施例における複数の推定温度分布曲線の一
例を示すグラフ。 【図５】同実施例における測定値による推定温度分布お
よび標準偏差の一例を示すグラフ。 【図６】この発明の第３実施例の構成を示すブロック
図。 【図７】この発明の第４実施例の要部の構成を示すブロ
ック図。 【符号の説明】 １…生体、２…アンテナ、６…マイクロ波加温ユニット
（加温手段）、８…ラジオメトリ・システム・ユニット
（測定手段）、１０…制御部。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61N 1/40 A61N 5/02 A61B 5/00 A61F 7/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 生体の所定の部位を加温する加温手段
   と、 前記加温手段により加温される温度を測定する測定手段
   と、 前記測定手段により測定された測定値に対する前記測定
   手段の測定精度から決定される測定値変動範囲に対応す
   る値を出力する変動範囲演算手段と、 前記変動範囲演算手段により出力される前記測定値変動
   範囲の上限値と前記加温手段による加温対象部位の近傍
   の温度についてあらかじめ定められている制限域とを比
   較するとともに、前記変動範囲演算手段により出力され
   る前記測定値変動範囲の下限値と前記加温手段により加
   温するためにあらかじめ設定された温度設定値とを比較
   して、前記加温手段の出力を制御する加温手段出力制御
   手段と、 を具備したことを特徴とする加温治療装置。